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為什麼頭足類是最進化的軟體動物

生活 更新时间:2024-09-12 15:18:46

9月17日,中外科學家團隊宣布在貴州省安順市經濟開發區幺鋪鎮發現了200多個海生爬行動物的足迹,其中一些足迹提供了迄今為止最早(距今約2.4億年前)的海生四足類動物同步遊泳的證據。該研究論文發表于古生物學期刊《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》(古地理學,古氣候學,古生态學)雜志。

最古老的“水中奔跑者”

為什麼頭足類是最進化的軟體動物(最古老海生四足類動物如何遊泳)1

安順足迹照片與行迹示意圖

2017年夏,應貴州省博物館邀請,中國地質大學(北京)遺迹學專家與德國同行對幺鋪足迹點進行了多次考察,并進行了三維攝影,分布圖繪制與細緻測量。地質調查顯示,這批足迹化石組合保存在幺鋪鎮紅龍村中三疊統安尼階關嶺組松子坎段的薄至中厚層泥質白雲岩的層面上。該段地層曾産出了著名的羅平生物群——包括豐富的魚化石和海生爬行動物骨骼、節肢動物和棘皮、雙殼、腹足、腕足和菊石等無脊椎動物化石以及植物化石群。足迹點區域屬于瀉湖或淺海沉積。

中國地質大學(北京)副教授邢立達介紹,遺迹學家曾在雲南省關嶺組松子坎段中發現過大量的陸生主龍類足迹,如伯氏手獸足迹等。但本次在幺鋪足迹點發現的22條行迹和200多個孤立的足迹,以及一些不确定的痕迹,明顯不同于陸生足迹,而是屬于罕見的海生爬行類動物在水底留下的足迹。其中有12條行迹和一些孤立的腳印被歸為了羅平雙槳迹(Dikoposichnus luopingensis)。

羅平雙槳迹是由中國地質調查局成都地調中心在雲南省羅平縣首次發現并命名的,屬于中生代海生爬行類——幻龍類的覓食迹。該區域是羅平生物群的核心産區。學者研究表明,雙槳迹是幻龍使用前肢在海床上同步移動造成的。雲南省羅平縣發現的雙槳迹是首個關于幻龍類水下運動模式的有力證據。幺鋪足迹點發現的雙槳迹亦呈半月–新月形,基本上成對出現,且相對于行進路線對稱分布,足迹後緣有一圈向後推移的沉積物堆。其整體形态與雲南産出的雙槳迹相同,但時代更早。

科學家在幺鋪足迹點與雙槳迹同層的岩石上,還發現了一種新的足迹類型。“不同于雙槳迹,新足迹類型為‘半跖行–跖行性’的四趾型足迹,即半腳掌–全腳掌觸地行走,四趾則是指第II至V趾。”邢立達介紹,這些足迹有着完整的趾、掌痕,形态類似于四足動物在陸地上正常行走所留下的足迹。足迹較長,且有着十分清晰的趾痕,顯示出足趾粗壯,其中第II、III趾最長,而第IV趾和V趾較短,足迹後部通常有一個拉長的雙葉狀或三葉狀的“足跟”。“行迹整體較寬,足迹對稱且相對于行迹中線外轉,是典型的擁有水下遊泳或海底行走習性的四足動物足迹。”由于其形态和行迹模式與此前的足迹記錄有着顯著不同,因而,研究者将其歸入了新的分類單元,并命名為奔波安順足迹(Anshunpes aquacursor),其中屬名“安順足迹”取自足迹發現地——貴州安順,種名中的“奔波”意為“水中的奔跑者”。

本研究發現的新足迹類群安順足迹和雙槳迹比雲南羅平縣關嶺組獅子山段産出的雙槳迹時代更早,代表了距今約2.4億年前的中三疊世出現的同步遊動樣式。

對比足部骨骼鎖定“造迹者”

安順足迹是什麼動物留下的?

為什麼頭足類是最進化的軟體動物(最古老海生四足類動物如何遊泳)2

幺鋪足迹點概貌與足迹分布

研究者們将安順足迹同貴州省和雲南省的關嶺組(安尼階)和法朗組(安尼階-拉丁階)産出的海生爬行類骨骼進行了比較。在這些“潛在的造迹者”中,原始龜類由于具有典型的弓形前足迹,以及趾痕的刮擦狀特征——未顯現在樣本中,而被排除;魚龍類無法留下任何清晰的趾痕,也可完全排除;海龍類的運動模式與安順足迹行迹明顯不同,足趾比例和鋒利的爪子也不同于後者;原龍類足趾比例不同于安順足迹;主龍形類的利爪也與化石樣本表現不符。

可能性存在于龍龜類和楯齒龍類。盡管龍龜類的骨骼數據尚不完善,但其寬闊且對稱的行迹同安順足迹類似。此外,來自法郎組的楯齒龍類,例如新鋪中國豆齒龍(Sinocyamodus xinpuensis)和康氏雕甲龜龍(Glyphoderma kangi)的鳍腳骨骼,也與安順足迹顯示的寬圓形或橫向擴張的足趾相匹配,同時,它們都有着類似的末端較鈍的粗壯趾痕。因此,安順足迹的“造迹者”可能為龍龜類或尚未在關嶺組發現過骨骼的、類似于豆齒龍的楯齒龍類。這是迄今最早的關于楯齒龍或龍龜類動物遊泳或“撐行”運動的遺迹化石記錄。

尚有四類遺迹難以确定來源

研究中的化石樣本揭示了海生動物肢體同步運動、劃行或撐行(punting)的運動方式——即對稱的左、右肢同時運動。“撐行”描述的是利用前肢或後肢觸底推動身體的水下行進方式。

為什麼頭足類是最進化的軟體動物(最古老海生四足類動物如何遊泳)3

中國豆齒龍遊泳複原圖,繪圖:張宗達

由于保存條件苛刻,海生四足類的水下行迹很少保存下來。因此來自貴州安順的足迹動物群的意義十分重大,它們記錄了海生爬行類的水下活動,更是首次發現的關于楯齒龍類或龍龜類動物水下行為的記錄,揭示了海生爬行類早期采用肢體協同運動的遊泳方式。同時,足迹化石組合表明,幻龍類曾與楯齒龍類或龍龜類動物一同出現在東特提斯海沿岸的瀉湖等淺海環境中覓食,幫助人們更加深入地了解了海生爬行類在中三疊世淺水或瀉湖底部的習性和運動情況,拓展了人類對海生爬行類足迹的有限認識。豐富的化石記錄有利于未來将本研究區與其他地區的生物群進行比對,為古生物學、古生物地理學和古環境學研究提供了方向。

邢立達介紹,除了雙槳迹和安順足迹兩種足迹以外,剩下的遺迹都是孤立的,其中大多數形态和上述足迹相似,但還有一部分遺迹很難确定來源,這些遺迹包括四種類型:第一種呈現為短而深的平行溝槽,類似安順足迹,但邊緣較為鋒利,可能為鳍行迹;第二種為零散分布的凹痕,形态類似于魚巢或魚類覓食迹,但不涉及任何足迹模式,不能确定是否跟上文中兩種足迹的造迹者存在關聯;第三種為“多節”索狀堆積結構,可能是魚類的糞便,其多節狀的形态和現今家養金魚糞便類似,但金魚的排洩物猶如細絲,個體較大的鯉魚的糞便直徑也不過2至3毫米,可見這種遺迹的“始作俑者”體型要大得多;第四種形如沙漏,代表一些鈣質沉積物。

來源 北京日報客戶端 | 記者 李祺瑤

編輯 胡德成

流程編輯 劉偉利

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